CN109982762A

CN109982762A - 模型车赛道

Info

Publication number: CN109982762A
Application number: CN201780071372.5A
Authority: CN
Inventors: C·科克; C·阿尔格
Original assignee: Stadlbauer Spiel & Freizeitart
Current assignee: Carera Toys Co ltd
Priority date: 2016-11-22
Filing date: 2017-11-21
Publication date: 2019-07-05
Anticipated expiration: 2037-11-21
Also published as: EP3544707B1; US20190270025A1; WO2018095568A1; EP3544707A1; CN109982762B; DE202016007185U1

Abstract

本发明涉及一种模型车赛道(2)，其包括至少一个模型车(10)、轨道(4)和变压器组件(16)，其中至少一个模型车(10)被沿着车道(6a、6b)引导，轨道(4)限定车道(6a、6b)并且具有在车道(6a、6b)的方向上延伸的至少一条汇电板(14a、14b、14c、14d)，变压器组件(16)包括初级元件(18)和次级元件(20)，变压器组件(16)用于从轨道(4)向模型车(10)进行非接触能量传输，汇电板(14a、14b、14c、14d)是变压器组件(16)的初级元件(18)，并且模型车(10)包括变压器组件(16)的次级元件(20)，该次级元件(20)用于耦合由初级元件(18)产生的电磁场。

Description

模型车赛道

技术领域

本发明涉及根据技术方案1的前序部分的模型车赛道。

背景技术

模型车赛道(也已知为导槽车轨道或导槽轨道)是一种技术装置，利用该技术装置能够沿着车道以引导的方式来驱动电驱动模型车，其中在模型车上的引导龙骨接合在位于轨道的导槽中。

模型车赛道包括如下的轨道：该轨道例如能够由可插接在一起的多个轨道部分组装而成。轨道能够具有两条车道，该两条车道分别具有用于引导模型车的导槽和用于模型车辆的电驱动的电流供应的两条汇电板，其中模型车辆能够沿着相应车道移动。由此，位于相应的模型车的集流器与相应的汇电板接触，以便确保电能传输。能够使用手持控制器来分别控制相应的模型车的速度和制动行为。然而，当例如由于作用于模型车的离心力而绕曲线驱动时，可能发生汇电板与模型车的集流器之间的接触中断，结果是对模型车的电驱动的能量供应中断并且模型车失去速度。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供如何能够保证这种模型车赛道的模型车的电能供应不中断的方式。

根据本发明，该目的通过前述类型的具有技术方案1的特征的模型车赛道来实现。在其它技术方案中说明本发明的有利实施方式。

为此目的，在前述类型的模型车赛道中，根据本发明，提供了用于从轨道向模型车进行非接触能量传输的具有初级元件和次级元件的变压器组件，其中汇电板是变压器组件的初级元件，并且模型车包括变压器组件的次级元件，次级元件用于耦合由初级元件产生的电磁场。换言之，模型车赛道具有用于非接触能量传输的空心变压器，其中初级元件执行主要线圈或绕组的功能，并且次级元件执行次级线圈或绕组的功能。

这具有以下优点：不会发生汇电板与集流器之间的电接触的临时中断、因而不会发生电能供应的中断。此外，能够使用具有特别简单结构的未变型轨道，在该未变型轨道中，汇电板被构造为在行进方向或车道方向上延伸的导体。除了作业能量的传输之外，例如为了加速或制动模型车，还能够利用变压器组件传输控制信号，例如这些控制信号被调制为具有较高频率，再在模型车侧过滤掉这些控制信号。

根据优选的实施方式，由初级元件产生的电磁场的转动矢量基本上指向车道的方向。被构造为在车道的方向上延伸的导体的汇电板形成磁场，该磁场的场线具有绕着汇电板的闭合、同心的圆或椭圆的形式。在该情况下，垂直于同心圆的磁场的转动矢量指向车道的方向。因此，“基本上”应被理解为意味着在通常的制造公差内。因此，能够使用具有特别简单结构的未变型轨道，在该未变型轨道中，汇电板被构造为在行进方向或车道方向上延伸的导体。制造起来复杂的具有集成的线圈元件的轨道不是必需的。

根据另一优选实施方式，次级元件具有与车道的方向基本上成直角的主延伸方向。

根据另一优选实施方式，次级元件具有一个绕组或多个绕组，其中一个绕组或多个绕组限定与车道的方向基本上成直角地延伸的螺旋矢量(screw vector)。多个绕组在次级元件的螺旋方向上限定次级元件的主延伸方向。因此，次级元件能够具有与初级元件不同的取向，这使得模型车内的节省结构空间的配置成为可能。

根据另一优选实施方式，设置至少一条具有至少一条第二汇电板的第二车道，沿着第二车道第二模型车被沿着车道引导，其中具有第一频率的电流被施加到第一汇电板，具有第二频率的第二电流被施加到第二汇电板，第一频率与第二频率不同。以该方式，避免或至少减小了通过电能的感应耦合的相互影响。

根据另一优选实施方式，第二频率是第一频率的至少1.5倍。以该方式，能够特别有效地减小通过电能的感应耦合的相互影响。

根据另一优选实施方式，第一频率是400kHz并且第二频率是600kHz。通过选择这些频率，一方面能够实现特别有效的能量传输，另一方面能够实现与模型车赛道附近的其它电工装置或其它电子装置的最小干涉。

根据另一优选实施方式，至少一个轨道具有在车道的方向上延伸的两条平行的汇电板。在这里也能够使用具有特别简单结构的未变型轨道，在该未变型轨道中，汇电板被构造为在行进方向或车道方向上延伸的导体。

根据另一优选实施方式，两条汇电板并联电连接。以该方式，可获得双倍的导体截面，使得能够向汇电板元件施加双倍的电流强度。此外，这意味着，在两条汇电板元件中的一者中断的情况下，电流仍然流过另一汇电板元件。这增加了对模型车供应电能的可靠性。

根据另一优选实施方式，两条汇电板元件串联电连接。因此，两条汇电板元件形成双环，这进一步改善了能量传输的效率。

附图说明

下面参照附图详细地说明本发明，在附图中：

图1示出了根据本发明的模型车赛道的优选实施方式的示意截面图，

图2示出了用于图1所示的模型车赛道的变压器组件的示意图，

图3示出了从图2所示的第一基板元件的上方观察的视图，

图4示出了从图2所示的第二基板元件的下方观察的视图，

图5示出了图1所示的模型车赛道的作业场景，

图6示出了具有两条车道的轨道的汇电板的第一布线变型，

图7示出了具有两条车道的轨道的汇电板的第二布线变型，

图8示出了根据本发明的模型车赛道的另一示例性实施方式，其中轨道设置有用于轨道的各车道的汇电板，该轨道具有多条车道。

具体实施方式

图1示出了模型车赛道2(也已知为导槽车轨道或导槽轨道)。

模型车赛道2具有由多个能插接在一起的轨道部组成的轨道4，在本示例性实施方式中，轨道4具有两条车道6a、6b，两条车道6a、6b均用于模型车10。图1仅示出一个模型车10。

在本示例性实施方式中，轨道4具有分配给各车道6a、6b的凹部8a、8b，凹部8a、8b相对于车道居中配置，并且凹部8a、8b与例如模型车10的引导销或引导龙骨(guide keel)的引导元件30接合，因此实现模型车10沿着相应车道(在该情况下为车道6a)的引导。

此外，在本示例性实施方式中，轨道4分别具有配置于相应的凹部8a、8b的各侧的两条汇电板14a、14b、14c、14d，其中凹部8a、8b被分配给第一车道6a或第二车道6b。在本示例性实施方式中，第一汇电板14a、14b和第二汇电板14c、14d的截面具有U形轮廓并且被压入轨道4中的其它凹部。与本示例性实施方式不同，第一汇电板14a、14b和第二汇电板14c、14d的截面也能够具有不同的轮廓。

汇电板14a、14b、14c、14d分别形成为单件且由相同的材料形成。此外，汇电板14a、14b、14c、14d由磁性材料制造。以该方式，模型车10能够借助于与汇电板14a、14b相互作用的永磁体(未示出)通过磁力保持在车道6a中。

如稍后将说明的，两个汇电板对(busbar pairs)14a、14b或14c、14d形成用于向模型车10进行非接触能量传输的变压器组件16的初级元件18。

用于向模型车10进行非接触能量传输的变压器组件16还包括分配给模型车10的次级元件20，以耦合由初级元件18产生的电磁场。

在本示例性实施方式中，次级元件20是线圈组件22。

除了传输作业能量之外，例如为了加速或制动模型车10，还能够利用变压器组件16传输控制信号，例如这些控制信号被调制为具有较高频率，再在模型车侧过滤掉这些控制信号。

另外，现在参照图2，为了简单起见图2仅示出了两条车道6a、6b中的第一车道6a。然而，以下说明也类似地适用于具有凹部8b以及汇电板14c和14d的第二车道6b。

图2示出了凹部8a以及两条汇电板14a、14b均具有在行进方向上沿车道6a指向的主延伸方向H，在主延伸方向上其尺寸显著大于其它延伸方向的方向上的尺寸。

此外，图2示出了线圈组件22具有基板12。在本示例性实施方式中，基板12具有第一基板元件24a和第二基板元件24b以及配置在第一基板元件24a与第二基板元件24b之间的铁氧体磁芯26。

在本示例性实施方式中，第一基板元件24a和第二基板元件24b分别为电路板。电路板具有以平面方式延伸的基本形状(在本示例性实施方式中为矩形基本形状)，该基本形状分别具有上侧以及与上侧相反的下侧。电路板分别由电绝缘材料和配置于电绝缘材料的导体路径构成。纤维增强塑料例如通常用作绝缘材料。例如从预先施加到绝缘材料的薄铜镀层(thin coating of copper)蚀刻导体路径。

在本示例性实施方式中，位于第一基板元件24a的上侧的导体路径形成多个第一线圈部分28a，而在本示例性实施方式中，位于第二基板元件24b的下侧的其它导体路径形成多个第二线圈部分28b。分别地，一个第一线圈部分28a和一个第二线圈部分28b一起形成线圈组件20的线圈绕组。

为此目的，设置延伸通过第一基板元件24a和第二基板元件24b的连接线(未示出)，并且连接线以导电的方式使相应的第一线圈部分28a与相应的第二线圈部分28b连接。因此，在本示例性实施方式中，线圈部分28a、28b形成三个线圈绕组。但是，也可以设置五个至八个线圈绕组。

此外，图2示出铁氧体磁芯26被配置为其上侧位于第一基板元件24a的下侧，并且铁氧体磁芯26的下侧配置于第二基板元件24b的上侧。

铁氧体磁芯26是由铁氧体制成的部件，其作为线圈组件22的磁芯增强线圈组件22的电感或引导磁场。铁氧体被理解为包括由氧化铁赤铁矿(Fe₂O₃)、磁铁矿(Fe₃O₄)和/或其它金属氧化物制成的导电性差或非导电性的亚铁磁性陶瓷材料的材料。取决于组份，铁氧体是硬磁的或软磁的。

由相应的第一线圈部分28a和第二线圈部分28b形成的线圈绕组具有螺旋矢量S，如图2所示，螺旋矢量S基本上位于基板12的平面内并且说明了线圈组件22的线圈绕组的螺旋构造。

还能够看出，螺旋矢量S基本上配置为与汇电板14a、14b的主延伸方向H成直角。

此外，图2示出了基板12具有第一延伸方向I、第二延伸方向II和第三延伸方向III。

在本示例性实施方式中，第一延伸方向I在第一基板元件24a与第二基板元件24b之间沿高度方向Z延伸。第二延伸方向II在螺旋矢量S的方向上或在宽度方向Y上与第一延伸方向I成直角地延伸。此外，第三延伸方向III在主延伸方向H的方向上或者在深度方向X上与第一延伸方向I和第二延伸方向II成直角地延伸。

在本示例性实施方式中，基板12、第一基板元件24a、第二基板元件24b和铁氧体磁芯26分别在第二延伸方向II和第三延伸方向III的方向上比在第一延伸方向I上具有显著更大的尺寸。换言之，它们分别具有矩形、特别是板形的基本形状。

另外，现在参照图3和图4。

图3和图4示出第一线圈部分28a和第二线圈部分28b具有细长形状，即它们在第三延伸方向III的方向上的相应尺寸大于在第二延伸方向II的方向上的相应尺寸。此外，第一线圈部分28a和第二线圈部分28b与第二延伸方向II成角度地延伸，该角度不等于直角。在本示例性实施方式中，第一线圈部分28a和第二线圈部分28b与第二延伸方向II成75°至85°或95°至110°的角度地延伸。

以该方式，设置了特别紧凑且占据小的结构空间的线圈组件22。此外，通过在基板12的上侧或下侧分别成平面地形成第一线圈部分28a和第二线圈部分28b，简化了线圈组件22的制造，这是因为能够为此目的而使用平面或厚膜技术。

将另外地参照图5说明模型车赛道2的作业，其中，为了简单起见，对于初级元件18，仅示出了第一车道6a的两条汇电板14a、14b中的第一汇电板14a。

在作业中，频率为400kHz的交流电流过汇电板14a。在汇电板14a周围形成磁场M，其中同心场线绕着汇电板14a延伸。场线的走向(course)能够通过转动矢量R来说明，其中转动矢量R垂直于通过场线描绘的平面而直立。

场线穿过次级元件20或线圈组件22，并且在次级元件20中通过感应产生电压。于是，在次级元件20中感应的电压能够用于供应模型车10的电驱动，使得模型车10能够在由凹部8a或汇电板14a的主延伸方向H预定的行进方向F上移动。因此，行进方向F和转动矢量R基本上彼此成直角地定向。由此，“基本上”应理解为意味着在通常的制造公差内。

由此，能够通过流过汇电板14a、14b的电流的电流强度的改变来实现对模型车10的速度调整。

归因于电能的非接触传输，能够避免诸如现有技术中出现的接触中断并且不再发生电能供应的中断。

除了图1所示的第一车道6a之外，在本示例性实施方式中，设置了用于第二模型车(未示出)的第二车道6b，该第二车道6b具有与第一车道6a相同的结构。然而，为了尽可能地避免两个模型车10之间的干涉、因而尽可能地避免能量传输的干扰，由具有第一频率的至少1.5倍高的频率的电流流过第二车道6b的汇电板14c、14d。在本示例性实施方式中，第二频率是600kHz。

另外，现在参照图6和图7，图6和图7以示例的方式示出了关于轨道4的两条车道6a、6b中的第一车道6a的两个汇电板对14a、14b或14c、14d的布线变型。

图6示出了第一布线变型，其中第一车道6a的两条汇电板14a、14b并联电连接。这允许使用两条汇电板14a、14b的双倍的导体截面制成，使得可以向汇电板14a、14b施加双倍的电流强度。

图7示出了第二布线变型，其中第一车道6a的两条汇电板14a、14b串联电连接。因此，两条汇电板14a、14b形成双导体回路，使得能量传输效率被改善。

现在参照图8。

这示出了第二示例性实施方式的轨道4'，与图1所示的轨道4相比，轨道4'仅具有两个凹部8a、8b，在两个凹部8a、8b中的各凹部中均装配有另一示例性实施方式的汇电板14a'、14b'。

将参照分配给第二车道6b的汇电板14b'来说明根据该示例性实施方式的汇电板14a'、14b'的结构。

汇电板14b'具有U形轮廓，其具有槽基部32和从槽基部32延伸的两个凸缘34，在本示例性实施方式中，两个凸缘34平行地延伸。从各凸缘34延伸的是舌片36，舌片36在轨道4'的表面的平面内延伸。

根据该示例性实施方式的汇电板14a'、14b'分别形成为单件并且由相同的材料形成。此外，根据该示例性实施方式，汇电板14a'、14b'由磁性材料制造。以该方式，在这里模型车10也能够借助于与汇电板14a'相互作用的永磁体(未示出)通过磁力保持在车道6a中。特别地，两个舌片36提供了能够供磁力作用的扩大表面，使得能够在模型车10中使用尺寸减小了的磁体，该磁体占用较少的结构空间。

此外，两条汇电板14a'、14b'装配到相应的凹部8a、8b中，以使U形汇电板14a'、14b'沿向上方向打开，使得例如模型车10的销的引导元件30能够在U形汇电板14a'中接合，以便以该方式沿着由凹部8a限定的车道6a引导模型车10。因此，对于车道6a、6b中的每一者，该轨道4'具有仅具有一条汇电板14a'、14b'的特别简单的结构在本示例性实施方式中，该一条汇电板14a'、14b'居中配置，其中汇电板14a'、14b'分别具有双重功能，即作为汇电板和作为用于模型车的引导槽。

Claims

1.一种模型车赛道(2)，其具有被沿着车道(6a、6b)引导的至少一个模型车(10)和限定所述车道(6a、6b)的轨道(4)，

其中所述轨道(4)具有在所述车道(6a、6b)的方向上延伸的至少一条汇电板(14a、14b、14c、14d)，

其特征在于，

通过具有初级元件(18)和次级元件(20)的变压器组件(16)从所述轨道(4)向所述模型车(10)进行非接触能量传输，其中所述汇电板(14a、14b、14c、14d)是所述变压器组件(16)的所述初级元件(18)，并且所述模型车(10)包括所述变压器组件(16)的所述次级元件(20)，所述次级元件(20)用于耦合由所述初级元件(18)产生的电磁场。

2.根据前述权利要求中至少一项所述的模型车赛道(10)，其特征在于，由所述初级元件(18)产生的电磁场的转动矢量(R)基本上指向所述车道(6a、6b)的方向。

3.根据前述权利要求中至少一项所述的模型车赛道(10)，其特征在于，所述次级元件(20)具有与所述车道(6a、6b)的方向基本上成直角的主延伸方向(H)。

4.根据前述权利要求中至少一项所述的模型车赛道(10)，其特征在于，所述次级元件(20)具有一个绕组或多个绕组，其中所述一个绕组或所述多个绕组限定与所述车道(6a、6b)的方向基本上成直角地延伸的螺旋矢量(S)。

5.根据前述权利要求中至少一项所述的模型车赛道(10)，其特征在于，设置至少一条具有至少一条第二汇电板(14c、14d)的第二车道(6b)，沿着所述第二车道(6b)第二模型车被沿着该车道引导，其中具有第一频率的电流被施加到所述第一汇电板，具有第二频率的第二电流被施加到所述第二汇电板(14c、14d)，所述第一频率与所述第二频率不同。

6.根据权利要求5所述的模型车赛道(10)，其特征在于，所述第二频率是所述第一频率的至少1.5倍。

7.根据权利要求5或6所述的模型车赛道(10)，其特征在于，所述第一频率是400kHz，并且所述第二频率是600kHz。

8.根据前述权利要求中至少一项所述的模型车赛道(10)，其特征在于，所述至少一条车道(6a、6b)具有在所述车道(6a、6b)的方向上延伸的两条平行的汇电板(14a、14b、14c、14d)。

9.根据权利要求8所述的模型车赛道(10)，其特征在于，一条车道的两条汇电板(14a、14b、14c、14d)电并联。

10.根据权利要求8所述的模型车赛道(10)，其特征在于，一条车道的两条汇电板(14a、14b、14c、14d)电串联。